Radeon HD 7970: Supersample-AA für DirectX 10/11 im Test - Update: Neuer Treiber bringt LOD-Anpassung

Update vom 02.03.2012: Wie uns AMD im Rahmen eines Interviews (siehe kommende PCGH 04/2012) mitteilte, werden kommende (WHQL-)Treiber das Textur-LOD bei Verwendung von Supersample-AA unter DX10+ anpassen. Dies geschieht bei derzeit verfügbaren Treibern nur unter DirectX 9, weshalb unter DX10/11 die Texturschärfe etwas leidet – darauf gehen wir weiter unten im Artikel ein. Experimentierfreudige Nutzer können sich schon jetzt ansehen, wie DX10-/11-Spiele mit verschärftem LOD aussehen, da ein brandneuer, aber gänzlich inoffizieller Treiber bereits über das Feature verfügt. Der Catalyst 8.96 (12.4 Beta) vom 28. Februar passt das LOD laut unserem Kurztest an, wie das Radeon-Besitzer bereits unter DX9 kennen. Damit verfügt AMDs HD-7000-Reihe über eine Funktion, die Geforce-Besitzern nach wie vor verwehrt bleibt. Doch Vorsicht, anscheinend verursacht der Treiber in Battlefield 3 Probleme.

Mit den Radeon-Grafikkarten der HD-7000-Serie arbeitet AMD an seinem Ruf: Während die Ingenieure den anisotropen Texturfilter (AF) stark verbessert haben, packt nun die Treiberabteilung ein weiteres Schmankerl für Bildqualitätsfreunde obendrauf. Mit dem wenige Tage alten Catalyst 8.921.2 RC11 ist eine Radeon HD 7970 (PCGH-Test der HD 7970) erstmals auch unter DirectX 11 und DirectX 10 zu Supersample-AA fähig. Jene hochwertige Bildglättung war mehr als zwei Jahre lang auf DirectX 9 beschränkt, doch die Enthusiasten ließen nicht locker. Mit dem Catalyst RC11 nimmt sich AMD des Wunsches seiner besten Kunden an und bietet SGSSAA im Rahmen einer "preview stage" an. Das bedeutet: Die Funktion ist experimentell verfügbar und Feedback ausdrücklich erwünscht. PC Games Hardware hat sich genauer angesehen, was eine Radeon HD 7970 bei Aktivierung von SGSSAA unter DX10/11 leistet. In der Bildergalerie finden Sie die Original-Crysis-Screenshots in unkomprimierter Form.

Supersampling gegen Multisampling: Vor und Nachteile
Im Gegensatz zum Multisampling-AA (MSAA) leistet Supersampling-AA (SSAA) tatsächlich Vollbildglättung: Jedes Pixel auf dem Bildschirm wird super, d.h. mehrfach gesampelt. MSAA, eine Sparversion des Supersamplings, bearbeitet nur jene Pixel, die an Polygonkanten liegen, und lässt alle anderen Flächen - wie Texturen und Pixelshader - unbearbeitet. Die Folge: Trotz vermeintlich bester Kantenglättung ist das Bild in Bewegung flimmrig. SSAA macht keine Ausnahmen und glättet jedes Objekt hochwertig, weshalb anspruchsvolle Spieler seit jeher auf dieses Verfahren schwören. Dies geschieht natürlich nicht kostenlos: Supersampling gehört wegen des x-fachen Rechenaufwands zu den größten Herausforderungen für jede Grafikkarte.

 

Radeon HD 7970: Beherrscht seit Januar 2012 auch unter DX10/11 Supersampling [Quelle: siehe Bildergalerie]

Supersample-AA unter DX10/11: Voraussetzungen
AMD betont, dass SGSSAA unter DX10+ auf eine Radeon HD 7000 beschränkt ist. Während alle bisher erschienenen HD-7000-Grafikkarten zu diesem "Überall"-SSAA fähig sind, steht die Unterstützung älterer Radeon-Modelle in den Sternen. Da es sich vermutlich um eine Treiberfunktion handelt, ist diese Entscheidung reines Kalkül seitens AMD - der Hersteller schafft einen weiteren Kaufanreiz für die neuen Produkte. Möglicherweise werden jedoch Hacks für die HD-5000- und HD-6000-Reihe erscheinen, welche schließlich ebenfalls SGSSAA-Support bieten (nur unter DX9). Übrigens sind Geforce-Grafikkarten ebenfalls zu SGSSAA in DX10+ (und OpenGL) fähig, allerdings nur inoffiziell über Tools zugänglich (Geforce SSAA Tool, Nvidia Inspector).

Wie bei Nvidia muss auch bei AMDs DX11-/DX10-Supersampling das jeweilige Spiel MSAA beherrschen, eine Forcierung der Modi per Treiber ist nicht möglich. Der Ablauf ist trivial: Sie aktivieren zunächst im Catalyst Control Center "Super-Sample-AA". Fordert eine (DX10/11-)Anwendung nun Multisampling an, serviert ihr der Grafiktreiber stattdessen Supersampling. Das Spiel bekommt nichts von diesem Eingriff mit, weshalb Nebenwirkungen nicht ausgeschlossen sind.

Die zweite Restriktion unter DX10+: Eine Justierung des Textur-Detailgrades (LOD-Bias) ist hier nicht mehr per Treiber möglich. Unter DX9 setzt der Catalyst automatisch ein zum feineren Sampling passendes, recht konservatives LOD. Das Supersampling fördert dadurch nicht nur die Bildruhe, dank der Detailanpassung steigt auch der effektive Anisotropie-Grad. Findet keine LOD-Anpassung statt, wird jedes Pixel oversampled, mit der Folge, dass hochfrequente Details "weggefiltert" werden - das Bild wirkt unschärfer, ist aber mit tadelloser Ruhe gesegnet. Je mehr Samples pro Pixel, desto stärker ist der Unschärfe-Effekt. Wir haben mit mehreren Spielen verifiziert, dass weder eine Radeon noch eine Geforce das LOD beim Supersampling unter DX10+ anpassen (können).

Sehen wir uns am Beispiel von Dirt 3 an, wie sich das Oversampling in der Praxis auswirkt. Zum Vergleich angetreten sind 8x Multisample- und 8x Supersample-AA, jeweils mit dem unveränderlichen LOD 0.0. Zur Verdeutlichung des Texturmatsches ist lediglich 2:1 AF aktiv:

Unter DirectX 9 passt der Radeon-Treiber (im Gegensatz zur Geforce) das Textur-LOD an. Das Endergebnis liefert nicht nur eine höhere Detailtiefe, sondern dennoch mehr Bildruhe als dieselbe Szene mit Multisampling:

Supersample-AA unter DX10/11: Glättungsqualität
Abgesehen von der fehlenden LOD-Anpassung können Ihnen auch andere unschöne Effekte begegnen. Crysis Warhead zeigt unter DX10 mit aktivem Supersampling eine Vollbild-Unschärfe, die unter DX9 nicht auftritt. Dieser Effekt kann jedoch auch in DX9-Applikationen auftreten (etwa in WoW) und ist ebenfalls von der Sample-Menge abhängig. Mit nur 2x SSAA ist der "Milchglaseffekt" geringer als mit 4x oder 8x SSAA. Nachfolgend ein Beispiel, einmal DX9 und einmal DX10 mit jeweils 4x SSAA:

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Crysis Warhead DX9: scharfCrysis Warhead DX10: unscharf

Was die generelle Bildglättung und Sampleverteilung beim DX10/11-Supersampling angeht, so gilt dasselbe wie unter DX9 respektive mit reinem MSAA: Einige Winkel werden von der AMD-Streuung besser erfasst, andere von der Nvidias - eindeutige Unterschiede sind nur in Ausnahmefällen erkennbar. Beispielsweise fällt bei der Unreal Engine 3, ein DX9-Grundgerüst, an einigen Kanten auf, dass die Nvidia-Implementierung sauberer arbeitet als das AMD-Pendant.

Supersample-AA unter DX10/11: Leistungskosten
SSAA ist rechenaufwendig, diese Tatsache ist unumstößlich. Die gute Nachricht: Es kostet weniger, als man denkt. Rein rechnerisch entspricht 2x SSAA bereits dem doppelten Aufwand - die praktische Leistung bricht mit zweifachem Supersampling aber niemals um 50 Prozent ein. Im Mittel kostet erst 4x SSAA zwischen 40 und 60 Prozent der Fps, während 8x SSAA die Bildrate um bis zu 80 Prozent nach unten drücken kann.

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Crysis WH DX9Crysis WH DX10DIrt 3 DX11Mass Effect 2 DX9Metro 2033 DX11

Beim Vergleich der jeweiligen Topmodelle von AMD und Nvidia fällt auf, dass die Radeon den SSAA-Aufwand prozentual etwas besser schultert als die Geforce. Diese Diagnose ist aufgrund des enormen Rohleistungsunterschieds nicht verwunderlich - angesichts Faktor 2 bei der theoretischen Texturleistung und Rechenstärke schneidet die Geforce GTX 580 noch sehr gut ab. Gerade mit 8x SSAA ist der Unterschied zwischen Radeon und Geforce zu vernachlässigen.

Einen generellen Leistungsunterschied zwischen DX9- und DX10/11-Anwendungen haben wir bei unseren Proben nicht beobachtet: 2x Supersample-AA kostet API-unabhängig mehr als 8x Multisampling, diese Lücke verändert sich nicht durch den Wechsel der Programmierschnittstelle. Supersampling ist und bleibt eine der Radeon-Stärken, wenn auch nicht so deutlich, wie man es angesichts der Rohleistung erwarten könnte.

Supersample-AA unter DX10/11: Fazit
Supersampling ist wie eine schöne Frau: Anspruchsvoll und teilweise unberechenbar - aber, wenn es dann mal läuft, ein echter Mehrwert. In jedem Fall ist es AMD positiv anzurechnen, dass man auf die Nutzerwünsche reagiert. Kommende Treiber werden zeigen, ob die Supersample-Implementierung verbessert wird. Sobald sich auf diesem Gebiet etwas tut, lesen Sie es natürlich bei der PC Games Hardware. Wie lauten indes Ihre Erfahrungen mit SSAA unter DX10+?

In der Bildergalerie finden Sie die Original-Crysis-Screenshots in unkomprimierter Form.